DE2341465A1

DE2341465A1 - Drehzahlregler fuer motoren, insbesondere fuer in waschmaschinen verwendete gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE2341465A1
Application number: DE19732341465
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: S O L E OPITERGINA LAVORAZIONI ELETTROPLASTICHE SpA Soc
Current assignee: S O L E OPITERGINA LAVORAZIONI ELETTROPLASTICHE SpA Soc
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1974-06-06
Also published as: ES418867A1; DE2341465C2; FR2209250A1; IT971564B; GB1407737A; FR2209250B1

Description

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:=.. ■ · ■-"<■» 16. Aus. 1973

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Firma S.O.L.E. - Societa Opitergina Lavorazioni Elettroplastiche^in Oderzo (Sreviso), Italien

Drehzahlregler für· Motoren, insbesondere für in Waschmaschinen verwendete Gleichstrommotoren.

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlreglerkreis für Motoren, die insbesondere bei Wäscheschleuder-Waschmaschinen Verwendung finden. Genauer ausgedrückt, eignet sich der erfindungsgemäße Regelkreis zur Drehzahlreglung in Glexchstrommotor.en mit ruhendem Feld.

Bekanntlich eignen sich Gleichstrommotoren am besten zum Einsatz bei Waschmaschinen, z.B. um die Trommel einer Waschmaschine anzutreiben, da sie eine genaue Regelung innerhalb eines

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weiten Drehzahlbereichs ermöglichen. Bei einer Haushaltwaschmaschine kann sich z.B. die Winkelgeschwindigkeit der Trommel • zwischen 30- - 50 U/min (Waschen) und-400 - 1000 U/min (Schleuder) bewegen.

Für diesen Verwendungszweck eignet sich ganz besonders ein Dauermagnetmotor, wegen seiner einfachen, robusten Bauweise und des kleinen Platzanspruches.

Auch diese Motorart, wie alle übrigen, die gewöhnlich zum Antrieb der Trommel einer Waschmaschine Verwendung finden, nimmt notwendigerweise eine hohe Strommenge auf. Dieser Umstand verursacht bekanntlich bei Drehzahlreglern mit Phasenteilung der Netzspannung (die sich am besten für diesen besonderen Zweck eignen) starke Netzstörungen, wegen der Stromschwingungen und des Flickereffektes (Spannungsabfall an der Netziippedanz und daher Spannungsschwankungen bei der Niederfrequenz).

Einer der Zwecke der Erfindung ist die Schaffung eines Drehzahlreglers der beschriebenen Bauart, der sich zur Regelung eines Dauermagnetmotors besonders eignet und die grundsätzliche Beseitigung der vorgenannten Nachteile ermöglicht.

Da die Trommel einer Haushaltwaschmaschine mti zwei Schleuaerdrehzahlen angetrieben werden muß, wird zweckmäßigerweise auch eine Vorrichtung vorgesehen, die eine allmähliche Beschleunigung der Trommel (bei jeder Schleuderdrehzahl) erlaubt, so daß es möglich wird, die Last einwandfrei zu verteilen und übermäßige, mechanische Beanspruchungen zu vermeiden.

Bekannt sind zu diesem Zweck geeignete, mechanische Vorrichtungen, aber es wäre wünschenswert, diese allmählichen Beschleunigungen über denselben elektronischen, und daher zuverlässigeren Kreis des erfindungsgemäßen Reglers steuern zu können, was einen weiteren Zweck der Erfindung bildet.

Oben erwähnte Zwecke werden erfindungsgemäß mit einem Drehzahl- regler für Gleichstrommotoren mit ruhendem Feld insbesondere für Motoren, die in Schleuderwaschmaschinen mit Programmsteuerung eingebaut werden sollen, erreicht, wobei dieser Drehzahlregler erste Schaltungsmittel zur Erzeugung eines Bezugssignals, das von einem anfänglichen Nullwert bis zu einem ersten, vorgewählten Wert und dann zu einem vorgewählten Endwert ansteigt, zweite

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Schaltungsmittel, die mittel β einer., von der Prοgrammvorrichtung gesteuerten Umschalters eingeschaltet werden können und ein Bezugssignal erzeugen, das von dem erstgenannten Endwert bis zu einem zweiten, vorgewählten Endwert langsam ansteigt, Mittel zur Feststellung der Augenblicksdrehzahl des Motors und zur Erzeugung eines von dieser Drehzahl abhängigen Signals, einen Vergleichsknotenpunkt, wo die vorgenannten Signale ein Von deren Differenz abhängiges Signal erzeugen, und schließlich Steuermittel umfaßt, die die Stromzufuhr zum Motor in Abhängigkeit von diesem Differenzsignal variieren, wobei ein solcher Drehzahlregeler dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Steuermittel einen gesteuerten Gleichrichterkreis umfassen, dessen Eintritt über einen weiteren, von der Programmvorrichtung gesteuerten Umschalter mit einer Induktionswicklung oder mit einem Teil derselben parallel geschaltet werden kann, wenn die zweiten Mittel · zur Erzeugung eines Bezugssignals ein- bzw. ausgeschaltet sind, wobei die Wicklung, mit einem Begrenzungswiderstand reihengeschältet, an den Klemmen einer Wechselstromqueile angeschlossen isto

Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung erläutert, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reglers gilt. In der Beschreibung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen, die den Funktionsschaltplan des erfindungsgemäßen. Reglers zeigt.

Der geregelte Motor 1 bildet eine Strecke einer Brückenschaltung, die einen gemeinsamen Knoten 46 und Widerstände 2, 23, 24 umfaßt und am Ausgang .eines Brückengleichrichters 73 angeschlossen ist, der aus drei Dioden 33, 34, 35 und aus zwei Dioden SCR 36 und 37 besteht. Der Eingang dieser Brücke kann, je nachdem ein Umschalter 3 (der von der nicht dargestellten Programmvorrichtung der vom Motor 1 angetriebenen Waschmaschine angesteuert wird) den Kontakt "b" oder den Kontakt "a" schließt, mit den Enden einer induktiven Wicklung 5 bzw. mit den Enden eines Teiles dieser Wicklung verbunden werden. Die Wicklung 5 kann z.B. diejenige eines Spartransformators sein und ist zwischen zwei Klemmen 7^_} 75 einer normalen Wechselstromquelle mit einem Widerstand 4 reihengeschaltet, welcher Strom auch eine Dioden-

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gleichrichterbrücke 4-0 und somit Polarisationswiderstände 4-1 ,· 4-2 und 16, 17 speist.

Eine Entkopp lungs diode 4-3 läßt die gleichgerichtete Spannung, die von einem Kondensator 4-4- und von einer Zener-Diode 4-5 geglättet bzw. stabilisiert wird, einem zwei NPN-Transistoren 9 und 20 sowie einen PNP-¹Transistor 12 umfassenden Steuerkreis zufließen. Diese Transistoren sind polarisiert und über Widerstän-11, 10, 14- miteinander verbunden; insbesondere ist die Basis des Transistors 9 an einem Vergleichsknotenpunkt 50 und über eine Polarisationsdiode 4-7 am gemeinsamen Knotenpunkt 4-6 angeschlossen. Die Basis des Transistors ist darüberhinaus am Verbindungspunkt 27 der Widerstände 23, 24- über die Parallelschaltung eines Potentiometers 4-8 (das zur Einstellung der niedrigen Drehzahlen des Motors 1 dient) und eines Ausgleichwiderstandes 4-9 angeschlossen, welche Bausteine alle mit einem Widerstand reihengeschaltet sind. Letzterer Widerstand, der mit einem Filterkondensator 26 reihengeschaltet ist, verbindet den "\§rbindungspunkt 27 auch mit dem gemeinsamen Knotenpunkt 4-6 und mit dem Ermitter des Transistors 9, dessen Basiselektroden und Kollektor über einen Kondensator 28 und die Reihenschaltung eines Kondensators 8 und eines Widerstandes 7 miteinander verbunden sind.

Der Kollektor des Transistors 12 ist mit dem Knotenpunkt 4-6 über einen Kondensator 13 und mit der Anode eines Transistors 15 der Vierschichtenbauart direkt verbunden. Der Transistor 15 weist bekanntlich auch eine Anodensteuerelektrode (in der Zeichnung ist sie am Verbindungspunkt der Widerstände 16 und 17 angeschlossen), eine Kathode (am Knotenpunkt 46 über einen Widerstand 18 und an der Basis des Transistors 20 über einen Begrenzungswiderstand 19 angeschlossen) sowie eine Kathodensteuerelektrode ("fliegend" angeordnet, d.h. nicht angeschlossen) auf.

Der Emitter des Transistors 20 ist über Widerstände 21, 22.mit den Steuerelektroden der SCR-Dioden 36 bzw. 37 verbunden. Solche Transistoren sind hinsichtlich der eigenen Kathoden über weitere Widerstände 51 ^und 52 polarisiert_o

Ein Umschalter 38 wird von der Programmvorrichtung so angesteuert, daß er entweder in der Stellung "a" oder "b" schließt, und kann

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die Kathode der Mode 43 mit dem .Vergleichsknotenpunkt 50 und dem gemeinsamen Knotenpunkt 46 über einen hochwertigen Widerstand 53 bzw* einen Widerstand 54 zur Stabilisierung des Kontaktstromes (weilh der Umschalter 38 in der Stellung "a" geschlossen ist) vorbinden*

Befindet sieh der Umschalter 38 in der Stellung "b", so speist er einen ersten Beäugskreis, der einen KPN-Transistor 55 umfaßt, dessen Basis mit dem Kollektor eines zweiten KPN-Transistors 56 direkt und mit der Basis desselben über einen'Kondensat tor 57 verbunden ist«

Der Emitter des Transistors 55 ist mit der Basis eines PNP-Transistors 29 direkt und mit dem Knotenpunkt 50 über einen Widerstand 58 verbunden* Der vorgenannte erste Bezugskreis umfaßt natürlich auch Polarisationsmittel wie eine Diode 59 und Widerstände 61 j 62, 63 j 64*

EiH. weiterer Umschalter 39 wird von der Programmvorrichtung angesteuert um sieh in Stellung ^!la" bzw· "b" zu schließen,und er ist dazu geeignet einen zweiten Bezugskreis, der einen NPN-Transistor 66 enthältj dessen Basis am Kollektor eines NPN-Transistors 30 angeschlossen ist$ und die Basis desselben über einen Kondensator 67 zn speisen* Letztere Basis.ist ebenfalls mit dem Kollektor des Transistors 29 über einen Widerstand 68 verbunden. Der Emitter" des Transistors 66 ist schließlich mit dem Yergle4öhsknötönpunkt $0 über die Parallelschaltung eines Potentiometers 69 (das für die Einstellung der hohen Drehzahlen des Motors dient) und eines Ausgleichswiderstandes 70 verbunden.

Auch dieser zweite Bezugskreis umfaßt natürlich Polarisationsmittei, wie eine Diode 60 und Widerstände 71· 72.

l"ür die lunktionsbeschreibung wird der Fall einer Waschmaschine in Betracht gezogen, deren Trommel beim Waschvorgang mit einer Drehzahl von rtmd 50/ U/min umlaufen soll. Beim Waschprogramm steuert die Programmvorrichtung die Umschalter 3 und 38 zum Schließen ddr entsprechenden "a"-Kontakte an, während der Umschalter 39 in offener Stellung bleibt, wie in der Figur darge-■ stellt.

Dadurch wird die Speisung der Brücke 73 vermindert, die Drehzahl des Motors 1 gesenkt und das von dieser Drehzahl abhängige, am

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Knotenpunkt 4-6 vorhandene und darnach dem Vergleichsknotenpunkt 50 gelieferte Signal abgeschwächt. Zum Knotenpunkt 50 gelangt auch· über Widerstand 53 ein Bezugssignal, nie Differenz zwischen diesen Signalen steuert den Transistor 9 an (der Kondensator 28 dient dabei als Glättungsfilter für die durch die Induktanz des Motors 1 hervorgerufene Reaktionskomponente), wobei das Potential seines Kollektors langsam variiert, selbst wenn das an der Basis angelegte Differenzsignal plötzlich variiert, weil der Widerstand 7 und der Kondensator 8 einen Zeitkonstantenkreis bilden. Seinerseits steuert der Transistor 9 den Transistor 12 an, dessen Leitleistung langsam zunimmt, wie infolgedessen auch der Strom zunimmt, der den Kondensator 13 periodisch auflädt. Die langsame Zunahme dieses Stromes verursacht ein langsames Ansteigen der Ladungsgesch^indigkeit des Kondensators 13 und somit eine allmähliche Verengung des Verzögerungswinkels der durch den Transistor 15 an den Polen des Widerstandes 18 erzeugten Impulse, welche über Transistor 20 und Widerstände 21, 22 die Zündung der SCR-Dioden 36, 37 auslösen. Im Grunde genommen ist es so, daß der Effektivwert der am Motor 1 angelegten Spannung bei Zunahme der Leitleistung des Transistors 9 langsam zunimmt. Dank der Gegenwart des Widerstandes 7 und des Kondensators 8 - wie bereits erwähnt - erfolgt die Änderung des Zündungswinkels stets sehr langsam, so daß etwaige NetζspannungsSchwankungen (Flicker-Effekt) auf eine derartig niedrige Frequenz gebracht werden, daß keine spürbare Störung mehr eintritt, was dem Zweck der Erfindung entspricht.

Wenn die Programmvorrichtung den Umschalter 38 zum Schließen des "b"-Kontaktes veranlaßt, ist der Kreis eingeschaltet _i der hauptsächlich die Transistoren 56, 55 sowie den Transistor 29 (mit den dazu passenden Polarisationsmitteln) enthält. Dieser Kreis (Transistoren 56, 55) ist von bekannter Bauweise (z.B. nach der deutschen Patentanmeldung Nr. P-20 28 192.9) und liefert dem Knotenpunkt 50 über den Widerstand 58 ein Beaugssignal, das für die Aufladung des Kondensators 57 langsam steigt. Die einzelnen Kreisbausteine sind natürlich so dimensioniert, daß das am Vergleichsknotenpunkt 50 vorhandene Differenzsignal wie bereits erwähnt - derartig ist, daß es eine allmähliche Steigung der Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 z.B. bis 100 U/min verursacht (das ist die sogenannte "Anwerfdrehzahl", bei

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der sicli die Wäsche gleichmäßig an die Wandung der Trommel anbiegen kann).

Ist diese Drehzahl erreicht, ist auch der hauptsächlich aus den Transistoren 30, 66 bestehende Kreis (mit dazugehörigen Polarisationsmitteln) eingeschaltet - soweit der Umschalter 39 durch die Programmvorrichtung zum Schließen "a" bzw. "b" des Kontaktes veranlaßt wurde;' der Widerstand 65 ist nur dann eingeschaltet, wenn der Umschalter 39 zum Schließen des '^"-Kontaktes veranlaßt wurde, wodurch - wie weiter unten näher erklärt - der Motor 1 eine niedrigere Enddrehzahl erreicht.

Die Leitleistung des Transistors 55 erreicht inzwischen einen solchen Wert, daß sie über Transistor 29 und Widerstand 68 die Sperrung des Transistors 30 hervorruft.

Somit steigt - wegen der Gegenwart des Kondensators 67 - die Leitleistung des Transistors 66 langsam an, der über die Parallelschaltung des Potentiometers 69 und des Widerstandes 70 dem Knotenpunkt 50 weiteren, langsam zunehmenden Strom liefert. Das Höchstmaß dieses weiteren Stromes kann zwei verschiedene Werte aufweisen (wie bereits erwähnt), je nachdem der Umschalter 39 in. Stellung "a" bzw. "b" geschlossen ist; diese Stellungen entsprechen den Schleuderphasen, z.B. den Enddrehzahlen des Motors von 400 bzw. 800 U/min.

Während dieser Schleuderphasen wird der Umschalter 3 von der Programmvorrichtung zum Schließen des "b"-Kontaktes angesteuert, so daß der Gleichrichter 73 an seinem Eintritt die gesamte, an den Enden der Wicklung 5 vorhandene Spannung aufnimmt.

Diese Wicklung* die den vom Motor 1 während der Waschvorgänge aufgenommenen Strom begrenzt, erlaubt - in Verbindung mit dem Umschalter 3 — eine wesentliche Herabsetzung der Amplitude etwaiger, im Netz auftretender Stromoberwellen. Die Wicklung 5 begrenzt außerdem die Verlustleistung des Widerstandes 4, so daß dieser Widerstand von billiger Bauart und an der Luft angebaut sein kann, um dessen Kühlung zu ermöglichen (womit klare Vorteile der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit verbunden sind). _;

Auch dieser Widerstand erfüllt vorteilhafte Aufgaben. Er'begrenzt nämlich den Strom in den Augenblicken, wo der Läufer im Motor stillsteht und verhindert dabei die Entmagnetisierung der Magnete

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des Motors.. Wie aus der obigen Beschreibung deutlich hervor-· geht, ermöglicht der Widerstand 4 außerdem — dank seiner begrenzenden Punktion - daß die größte Stromaufnahme ohne erhebliche Teilungswinkel und daher mit geringfügigen Netzstörungen erfolgt.

Am hie als Beispiel beschriebenen Drehzahlregler können alle in den Schutzbereich der Erfindung fallenden Änderungen vorgenommen werden. Insbesondere können die Kreisbausteine je nach den einzelnen Erfordernissen- dimensioniert werden, so daß für jede Funktionsphase des Motors die gewünschten Beschleunigungsund Drehzahlwerte beherrscht werden.

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Claims

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PATENTANSPR-ÜCHE

Λ Λ Drehzahlregler für Gleichstrommotoren mit ruhendem Feld, insbesondere für Motoren, die in Schleuderwaschmaschinen mit Programmsteuerung eingebaut werden sollen, wobei dieser Drehzahlregler erste Schaltungsmittel zur Erzeugung eines Bezugssignals, das von einem anfänglichen Nullwert bis zu einem ersten, vorgewählten Wert und dann zu eineir vorgewählten Endwert ansteigt, zweite Schaltungsmittel, die mittels eines, von der Programmvorrichtung gesteuerten Umscha^ars eingeschaltet werden können und ein Bezugssignal erzeugen, das von dem erstgenannten Endwert bis zu einem zweiten, vorgewählten Endwert langsam ansteigt, Mittel zur Feststellung der Augenblicksdrehzahl des Motors und zur Erzeugung eines von dieser Drehzahl abhängigen Signals, einen Vergleichsknotenpunkt, wo die vorgenannten Signale ein von deren Differenz abhängiges Signal erzeugen und schließlich Steuermittel umfaßt, die die Stromzufuhr zum Motor in Abhängigkeit von diesem Differenzsignal variieren, dadurch gekennzeichnet , daß diese Steuermittel einen gesteuerten Gleichrichterkreis umfassen, dessen Eintritt über einen weiteren, von der Programmvorrichtung gesteuerten Umschalter mit einer Induktionswicklung oder mit einem Teil derselben parallel geschaltet werden kann, wenn die zweiten Mittel zur Erzeugung eines Bezugssignals ein- bzw. ausgeschaltet sind, wobei die Wicklung, mit einem Begrenzungswiderstand reihengeschaltet, an den Klemmen einer Wechselstromquelle angeschlossen ist.
2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die vorerwähnten Steuermittel außerdem einen Transistor enthalten, dessen Basis mit dem genannten Vergleichsknotenpunkt direkt, mit dem Kollektor desselben Transistors über die Reihe eines Kondensators und eines Widerstandes verbunden ist.
3.,,Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die vorerwähnten, zum Kreis gehörenden zweiten Mittel über den erwähnten Umschalter in eine erste Stellung, in der ein Widerstand eingebaut ist, und in eine

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zweite Stellung einschaltbar sind, in der sie direkt eingeschaltet sind, wobei jede dieser Stellungen einem vorgewählten zweiten Endwert des erwähnten Signals entspricht,·

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